Etude des microfaciès des roches carbonatées

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Climatologie générale

Le Sud-Ouest de Madagascar est caractérisé par un climat tropical de type semi-aride, avec un maximum humide unique de saison chaude, à caractère orageux ou cyclonique. Cette région de plateaux et de plaines fait partie des régions sahéliennes. A la longue saison sèche (7 à 9 mois) succède une brève saison de pluies, parfois aléatoire, souvent très irrégulière.

Pluviométrie

Les pluies moyennes annuelles sont comprises entre 350 mm et 1000 mm. C’est dans la Région Atsimo Andrefana et le long de la plaine côtière mahafaly (située au Sud de l’embouchure de l’Onilahy) que l’observe moins de 400 mm. La saison des pluies, soit 70% à 80% des totaux annuels, a lieu entre novembre à avril, janvier étant sans conteste le mois le plus arrosé. Au contraire, la période qui s’étend d’avril en octobre est remarquablement sèche ; les minima tournant autour de 2 à 2.5 mm en juillet. La précipitation est très faible (moins de 600mm/an).

Température

Au cours de l’année, la température moyenne mensuelle dans la Région Atsimo Andrefana varie de 20°C (juin et juillet) à 28° (janvier et février). La température moyenne annuelle est de 25.5°C.

Aspect hydrogéologique

Deux catégories de réseaux hydrographiques caractérisent la Région Atsimo Andrefana :
¬ Les cours d’eau à bassin versant mixte, traversant à la fois sur socle cristallin des Hautes Terres et le bassin sédimentaire de l’Ouest et dont les longueurs dépassent les 400 km ;
¬ Les cours d’eau qui coulent uniquement sur les terrains sédimentaires et ne dépassant pas les 300 km.
Les plateaux et les plaines sont entaillés par de grands axes hydrographiques : Mangoky,
Befandriana, Manombo, Fiherenana, Onilahy, Linta. Mangoky et l’Onilahy sont des fleuves permanents quelle que soit la saison. Ils possèdent des bassins versants supérieurs 30 000km2, dont les 2/3 sont situés dans le socle cristallin et le 1/3 restant dans les formations sédimentaires.
Les nappes souterraines
La présence d’un système aquifère très développé marque le Sud-ouest de Madagascar. Les conditions techniques et stratigraphiques essentielles sont ici réunies pour qu’existent des nappes phréatiques.
Ces dernières sont classées en quatre grandes familles :
¬ Les nappes phréatiques alluviales sont des nappes libres installées dans les alluvions qui jalonnent le cours d’un fleuve ;
¬ Les nappes phréatiques sub-affluentes (couloir d’Antseva) ;
¬ Les nappes phréatiques des cordons dunaires du littoral qui sont exploitées sous formes de puits, « vovo », par les villageois, avec des débits toujours faibles ;
¬ Les nappes profondes de plateaux intérieurs (Andranovory sur le plateau de Belomotra).

Géomorphologie

La Région Atsimo Andrefana occupe la partie méridionale du bassin sédimentaire de Morondava, qui se présente comme une succession de dépressions, de talus (cuestas) et de plateaux (revers) d’orientation Nord-sud
Le Sud-Ouest malgache présente deux grands types de paysages. (Battistini, 1975):
¬ Le domaine calcaro-gréseux et basaltique interne ;
¬ Le domaine côtier occidental.

Le domaine calcaro-gréseux et basaltique interne

ϖ A l’Est, le massif de l’Isalo, qui domine la dépression périphérique sakamenienne ;
ϖ Vers l’Ouest, la Cuesta jurassique des côtes de Lambosina (route de crête Sakaraha-Beroroha) se prolonge vers le Sud ;
ϖ Vers le Nord, les étagements de l’Analavelona basaltique, entièrement soulevés par le volcanisme tertiaire et hachés par les fractures ;
ϖ La cuesta calcaire dédoublée se prolonge toujours au Nord jusqu’au Mangoky ;
ϖ Au sud du Fiherenana et jusqu’au fleuve de Menarandra se développent les plateaux karstiques de Belomotra et du Mahafaly qui forment un ensemble assez homogène (plateaux structuraux).

Le domaine côtier occidental

La longueur des côtes est d’environ 800 km de faible altitude, il est constitué d’immenses espaces entièrement recouverts de sable roux. La topographie est uniformément plate, de faible altitude (5 à 200m). (Figure 2)
La zone de plage est prolongée par la plage sous-marine en continuité avec la plate-forme continentale qui descend en pente douce vers le large. La faible profondeur, 2 à 10m en moyenne favorise l’installation des récifs coralliens. On peut distinguer deux types d’écosystèmes récifaux : récif barrière et récif frangeant.
En face de Toliara s’étend le grand Récif sur près de 18 km et atteint 3 km de large.
La vallée du Mangoky qui, après avoir traversé les calcaires éocènes, s’élargit en une vaste plaine deltaïque.
La vallée de l’Onilahy qui s’achève par un estuaire encaissé et un profond canyon sous- marin.
La plaine littorale mahafaly est dépourvue de tout réseau hydrographique pérenne.

Litho-structure du bassin de Morondava

Le bassin de Morondava est la structure subsidente développée au long de la partie occidentale de Madagascar. En termes de rift afro-malgache, il s’agit du bassin côtier de la marge orientale du domaine à croûte amincie du Canal du Mozambique.
Les terrains de la couverture méso- et cénozoïque affleurent sur une largeur de 200 km, dans une bande d’orientation générale subméridienne mais où l’on distingue une partie méridionale, orientée NNE-SSW et une partie septentrionale NNW-SSE. A l’Est, ils s’appuient en discordance sur les terrains cristallins des Hauts plateaux ; à l’Ouest, ils plongent sous les eaux du Canal Mozambique.
Le bassin comporte trois grandes unités structurales, d’Est en Ouest (Figure 4) :
Un secteur oriental qui correspond à la zone d’affleurement des séries stratigraphiques du Karoo (Sakamena et Isalo) ;
Un secteur intermédiaire, lié à une phase de transgression marine est constitué de séries calcaires (Jurassique, Crétacé, Eocène, Oligocène-Miocène) et souvent coupé d’intercalations sédimentaires continentales (grès, argiles, sables entrecroisés et bois silicifiés) ;

Un secteur occidental résultant d’un effondrement dû à d’importantes fractures et renfermant des grès, marnes et argiles de profondeurs considérables.
Dans l’Extrême Sud, seuls demeurent les calcaires éocènes subhorizontaux, reposant directement sur le socle, donc une seule cuesta dont le revers est le large plateau karstique du Mahafaly.
Les grands traits de la géologie de surface donnent de ce bassin l’image d’un bassin monoclinal Ouest s’ennoyant progressivement vers la mer, accidenté de failles directes abaissant les compartiments Ouest et présentant localement des compartiments à pendages Est faibles (Cliquet, 1957).

Le plateau calcaire

Les séries calcaires, qui affleurent, sont essentiellement éocènes. Elles sont façonnées en plateau, terminé, vers l’Ouest, par une falaise grossièrement rectiligne, haute d’une centaine de mètres, pente près de 50°, qui correspondent à l’escarpement de la faille de Toliara.

L’Eocène du bassin de Morondava

L’Eocène occupe une grande partie du bassin de Morondava. Il est constitué de bas en haut par (Besairie, 1972) :
¬ Eocène inférieur(ou Paléocène) : Calcaires à Algues, souvent karstifiés ;
¬ Yprésien inférieur : Marnes et calcaires marneux à Nummulites, Alvéolines, Discocyclines, Madréporaire, (Actinatrea) et Gastéropodes marins, avec passage latéral à des calcaires gréseux à faiblement dolomitiques ou à des récurrences crayeuses à Echinides ;
¬ Yprésien supérieur/ Calcaires compacts, bien cristallisés, pauvres en Alvéolines et en Nummulites, avec quelques Dasycladacées et Orbitolites ;
¬ Lutétien : Alternance de calcaires et des calcaires marneux, avec, souvent, des calcirudites à Milioles, à la base, et vers le sommet, des calcarénites à Alvéolines.

Au Centre du bassin

L’Eocène est en grande partie recouvert par les grès et sables pliocènes et aussi par la carapace sableuse.
L’Eocène calcaire occupe des plateaux lapiazés, plus ou moins remblayés par la carapace sableuse. Cette zone montre des calcaires à Alvéolines recouverts par des quartzites démantelés. La coupe comprend de bas en haut :
Marnes calcaires;
Marnes vertes alternant avec des calcaires blancs à Gastéropodes et Lamellibranches ;
Calcaire blanc et jaune ;
Quartzites de Dabara, au sommet.

La région comprise entre le parallèle 590 et Mangoky

L’Eocène, essentiellement calcaire, forme une large bande dans la zone côtière qui est progressivement recouverte de carapace calcaire. La coupe générale de l’Eocène se présente comme suit de bas en haut :
Eocène inférieur : calcaires de la bande orientale ;
Lutétien inférieur : calcaires inférieurs d’Ankotronotsy à Nummulites et la bande Ambohimalio- Analambiby à Alvéolines ;
Eocène moyen et peut être supérieur : calcaires supérieurs d’Ankorotronotsy (ouest Tsianihy) et Mijaba ;
Calcaires de Mijaba à Operculina.

La région comprise entre le Mangoky et l’Onilahy

Les dépôts sont constitués:
Marnes à Huîtres de la table ;
Calcaires inférieurs à Algues(Lithothamnium) ;
Calcaires supérieurs à Nummulites (lutétiens moyen et inférieur) ; Sables, Argiles et Calcaires grossiers.

La région Sud de l’Onilahy

Dans le Sud- ouest de Madagascar, de l’Onilahy au Nord, à la Menarandra au Sud, et de la plaine côtière à l’Ouest, jusqu’à la dépression périphérique à l’Est, le Tertiaire marin, notamment l’Eocène, affleure sur 50Km de largeur, formant le plateau calcaire mahafaly (figure 6).

Lithologie de la région de Soalara

Les principes formations lithologiques traversées par ces sondages sont comme suit (Randriamalala Z., 2007):
¬ Croûte calcaire : C’est un banc calcaire azoïque. Elle est compacte, à grains fins avec une couleur grise ;
¬ Sable calcaire : C’est un niveau azoïque à grains plus ou moins grossiers. C’est un calcaire grenu très altéré et complètement déstructuré avec parfois quelques grains de quartz ;
¬ Calcaires grenus : De nombreux bancs calcaires grenus d’épaisseur centimétrique à métrique ont été identifiés. Ils sont compacts avec des grains grossiers, la couleur est
blanche ;
¬ Calcaires cristallins : Ce sont des calcaires qui ne présentent pas ou peu d’éléments distincts. Les éléments figurés sont très cristallisés. Ils sont compacts et poreux. Les grains sont plus ou moins grossiers et présentent des couleurs différentes : blanche à beige ;
¬ Calcaires marneux : Ces calcaires sont à pâte très fine, ces roches ne renferment aucun élément distinct ou figuré. La patine est mâte, relativement compacte et sans joint visible. La couleur varie du beige à ocre ;
¬ Marnes à huîtres : Ils sont friables et contiennent des débris d’organismes variés, la cassure est esquilleuse et conchoïdale. Les grains sont fins à grossiers et la couler varie de l’ocre au jaunâtre ;
¬ Calcaires lumachelliques : Ils sont formés par des accumulations de coquilles entières de fragments  de bivalves pluri-centimétriques.

Procédures de prélèvement des échantillons

Le matériel étudié provient des échantillons de carottes prélevés dans la formation calcaire. Le prélèvement s’est effectué de bas en haut, suivant l’ordre de dépôt des sédiments. Chaque prélèvement pèse environ 60 à 100g qui a été ensuite ensaché étiqueté avec le niveau de prélèvement et le nom du forage.
Chaque échantillon prélevé est ensuite réparti en quatre suivant sa section pour avoir une bonne représentation.
Pour respecter le sens du dépôt des sédiments, les échantillons ont été sciés en quart de carotte sous forme de talons. Chaque talon a été marqué par une flèche vers le sommet. Les échantillons ont été ensuite envoyés au laboratoire du Service des Mines et de la Géologie d’Ampandrianomby pour la confection des lames minces (Annexe II).

Les lames minces

L’étude des microfaciès est l’outil principal de la reconstitution des paléoenvironnements et de la paléogéographie de la sédimentation carbonatée. Les matériels primordiaux dans ce travail sont les lames minces et le microscope pour observer les microfossiles, les minéraux figurants pris dans le sédiment.
Ces 168 lames minces sont sélectionnées sur un certain niveau bien précis (tableau).

Table des matières

LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES
1. Historique
2. Cadre générale
2.1. Cadre géographique de la région Atsimo Andrefana
2.1.1. Climatologie générale
a- Pluviométrie
b- Température
2.1.2. Aspect hydrologique
a- Le phénomène d’érosion des bassins versants
b- Les nappes souterraines
2.2. Géomorphologie
2.2.1. Le domaine calcaro-gréseux
2.2.2. Le domaine côtier occidental
2.3. Contexte géologique
2.3.1. Lithostructure de la Région
2.3.2. Le plateau calcaire
3. L’Eocène du bassin de Morondava
3.1. Au centre du bassin
3.2. La région comprise entre le parallèle 590 et Mangoky
3.3. La région comprise entre le Mangoky et l’Onilahy
3.4. La région sud de l’Onilahy
PARTIE II : MATERIELS ET METHODES
1. Site d’étude
1.1. Localisation
1.2. Géologie du site
2. Méthodologie
2.1. Origine des données
2.1.1. Localisation des forages
2.1.2. Lithologie de la région de Soalara
2.1.3. Procédure des prélèvements des échantillons
2.1.4. Les lames minces
2.2. Observations des lames minces
2.2.1. Les microfossiles
2.2.2. Etude des microfaciès des roches carbonatées
2.2.3. Estimation des formes caractéristiques du milieu
2.3. Données géochimiques
PARTIE III : RESULTATS
1. Description microscopique
1.1. Les ciments
1.2. Les minéraux
1.3. Les constituants bioclastiques
1.3.1. Les Foraminifères
1.3.2. La flore
1.4. Les caractéristiques lithologiques à partir des lames minces
1.4.1. Croutes calcaires
1.4.2. Marnes à huîtres
1.4.3. Argiles
1.4.4. Calcaires marneux
1.4.5. Calcaires grenus
1.4.6. Calcaires cristallins
2. Répartition des microfossiles dans les sédiments
3. Pourcentage des microfossiles existants dans chaque lame mince
4. Compositions géochimiques
PARTIE IV : INTERPRETATION
1. Les Microfossiles
1.1. Les Foraminifères
1.2. Les Algues
2. Géochimie
3. La sédimentation
4. Paléoenvironnements
CONCLUSION
REFERENCES

Télécharger le rapport complet